آموزشی

همه چیز درباره گیج‌های فشار

پرشر گیج یا گیج فشار ابزاری برای اندازه‌گیری فشار سیال (مایع یا گاز) است. بسته به واحد اندازه‌گیری، نوع سیال، محیط مورد استفاده و نحوه سنجش گیج‌های فشار دسته‌بندی می‌شوند.

مانومترها براساس نوع فشاری که محاسبه می‌کنند به سه دسته عمده: فشار، خلا و اختلاف فشار، تقسیم می‌شوند. 

سنسور داخلی

در تمام این موارد، گیج فشار دارای یک سنسور بوده که فشار به آن وارد می‌شود تا بتواند میزان فشار ورودی را محاسبه کند. عمده گیج‌هایی که فشار را اندازه می‌گیرند، دارای سنسوری به اسم بوردون تیوب هستند، این نام برگرفته از مخترع فرانسوی آن‌ها “اوژون بوردون” نام‌گذاری شده است، به همین دلیل تقریبا به تمامی گیج‌های بازار گیج‌های بوردونی اطلاق می‌شود. (دقت شود که گیج‌های دیجیتالی یا آلتراسونیک از این بخش مجزا هستند) این لوله‌ها دارای سه فرم اصلی هستند. C شکل، حلزونی و مارپیچ که در شکل زیر قابل مشاهده هستند.

ارزانی و کارایی مناسب نسبت به قیمت این تجهیزات از عمده دلایل جا افتادن آن‌هاست. این لوله‌های فلزی دارای خاصیت انعطاف‌پذیری هستند. نحوه عملکردشان به این شکل است که یک سر آن‌ها ثابت بوده که فشار ورودی از آن وارد می‌شود و سمت دیگر آن آزاد است. به محض ورود فشار با توجه به ثابت بودن، تغییر فشار درونی باعث تغییر شکل در سمت دیگر می‌شود و به این شکل فشار محاسبه می‌شود.

عمده تفاوت این سه فرم در دقت اندازه‌گیری آن‌هاست. به این ترتیب که ابتدا بوردون تیوب C شکل کمترین دقت را دارد. پس از آن بوردون تیوب حلزونی با دقت بیشتر و در آخر بوردون تیوب مارپیچ دقیقترین است. بوردون تیوب‌های C شکل می‌توانند حداکثر تا فشار 6000 بار را اندازه‌گیری کند در حالیکه دوتای دیگر ظرفیت حداکثر 700 باری دارند. دقت هر سه چیزی حدود 1% است که با توجه به قیمت و دانش ساخت عددی قابل قبول است. 

نکته مهم در استفاده از این سنسورها بحث دماست. بدیهی است که تغییرات شدید دما در عملکرد آن‌ها تاثیرگذار است، بنابراین باید دقت شود گیج‌ها را در دمایی که توصیه شده باید استفاده کرد.

رنج‌های کاری

عمده واحدهای اندازه‌گیری فشار شامل پاسکال (Pa)، اتمسفر (Atm)، بار (Bar)، پس اس آی (Psi)، اینچ جیوه (Inhg)، میلیمتر جیوه (mmHg)،  اینچ آب (InH2O) و میلیمتر آب (mmH2O) هستند. (جهت مطالع بیشتر در مورد فشار می‌توانید به بخش فشار مراجعه کنید) بنابراین درجه‌بندی عمده گیج‌ها و دیگر ادوات اندازه‌گیری فشار براساس واحدهای فوق هستند.

اما برخی از این واحدها پرکاردبرد و برخی دیگر کم کاربرد هستند، برخی برای نشان دادن فشار خلا کاربرد دارند و برخی برای نمایش فشار گیج.

در بین واحدهای اندازه‌گیری فشار، بار و psi از بیشترین کاربرد برخوردارند و پس از آن پاسکال قرار دارد. غالبا گیج‌ها با یکی از این واحدها درجه‌بندی شده‌اند اما در برخی موارد گیج‌ها با دو، سه یا تعداد بیشتری از واحد اندازه‌گیری مدرج شده‌اند، که این کار برای سهولت در خواندن اعداد و تبدیل هر کدام از واحدها به یکدیگر انجام می‌شود.

برای نمایش فشارهای پایین از میلی بار استفاده می‌شود که از دقت بالای اندازه‌گیری برخوردار هستند. همچنین برای نمایش فشار خلا واحدهایی چون اینچ جیوه یا اینچ آب کاربرد دارد.

رنج‌های پرکاربرد با واحد بار معمولا 1، 2/5، 4، 6، 10، 16، 25، 60، 100، 200؛ 800 و 1000 بار هستند.

نحوه اتصال

غالب گیج‌های فشار به صورت پیچی به خط لوله یا محلی که قرار است فشار اندازه‌گیری شود متصل می‌شوند. محل اتصال یا کانکشن (Connection) به دو شکل عمومی است. عمودی یا اصطلاحا از زیر (Bellow Connection)، افقی یا اصطلاحا از پشت (Back connection). از نظر تکنولوژی ساخت تفاوت چندانی بین دو دسته فوق وجود ندارد و تنها عمال تعیین کننده محل قرارگیری و نحوه قرانت مانومتر است. در شکل زیر هر دو نحوه اتصال به نمایش درآمده است.

 

همانطور که در شکل فوق مشخص است مانومتر به صورت پیچی (توسط یه روپیچ) متصل می‌شود. سایز این اتصال معمولا بر اساس اینچ بیان می‌شود و برحسب نوع استفاده فرق می‌کند. سایزها معمولا 1/8، 3/8، 1/4 و 1/2 هستند. سایزهای 1/8 و 3/8 و 1/4 اینچ غالبا برای مانومترهایی که روی پوزشنر یا رگلاتور بسته می‌شوند استفاده می‌شوند و سایز 1/2 که نرم استفاده است برای موارد دیگر مورد استفاده قرار می‌گیرد.

مورد دیگر نوع دنده پیچ یا رزوه آن است که به دو دسته NPT و BSP (دنده G) تقسیم می‌شوند. این خاصیت به نوع خط لوله بستگی دارد و با توجه به تفاوت ساختاری که با یکدیگر دارند نمی‌توان از یکی به جای دیگری استفاده کرد. در شکل زیر تفاوت این دو را می‌بینیم. 

جنس و متریال مانومتر

برای بررسی جنس بدنه، باید این نکته را در نظر بگیریم که مانومتر به دو قسمت تقسیم می‌شود: بدنه و اتصال مانومتر

پلاستیک، استیل، برنج، آلمینیوم، پلی پروپلین و چدن از موادی هستند که در ساخت بدنه و اتصال مانومتر مورد استفاده قرار می‌گیرند. دو عامل مهم در جنس و متریالی که مانومتر از آن ساخته می‌شود تاثیر بسزایی دارد. محیطی که مانومتر در آن قرار می‌گیرد و سیالی که فشار آن اندازه‌گیری می‌شود. به عنوان مثال استفاده از گیج‌های با بدنه پلاستیک در مناطقی که دمای هوا یا روطبت بسیار بالاست یا اندزه‌گیری فشار خط لوله‌ای که حاوی اسید است با گیجی که اتصال برنجی دارد، باعث می‌شود ماهانه یا حتی هفتگی و روزانه به دنبال خرید گیج باشیم. بنابراین توجه به خورندگی سیال و محیط کاری، هم در هزینه تامین مانومتر و هم در جلوگیری از بروز حوادث تاثیرگذار است.

گیج دیافراگمی

نوع دیگری از گیج‌ها، گیج‌هایی هستند که از طریق دیافراگم متصل می‌شوند. حساسیت بالا در اندازه‌گیری فشارهای پایین و خورندگی شدید، چسبانکی بودن یا بالا بودن ویسکوزیته سیال از مهمترین عوامل استفاده از گیج دیافراگمی است. در شکل زیر دو نمونه گیج دیافراگمی را مشاهده می‌کنید. در تصویر سمت راست که اتصال بصورت فلنجی است، سیال مستقیما به دیافراگم برخورد کرده و اعمال کوچکترین فشار، باعت ایجاد ارتعاش در دیافراگم و به سبب آن اندازه‌گیری فشار می‌شود. اما گیج تصویر سمت چپ، مانند مانومترهای معمولی، توسط کانکشن BSP به خط متصل می‌شود.


مانند دیگر مانومترها، این نوع گیج‌ها در اندازه‌گیری اختلاف فشار و فشار خلا نیز کاربرد دارند.